On December 6, Are Magnus Bruaset, a member of the QH Hub and Adjunct Professor at OsloMet (and Research Director of Simula Lab), together with André Brodkorb, a founding member of the QH (and Head of the Department of Computer Science at OsloMet), provided input to the Research Council of Norway regarding the establishment of quantum technology centers.
They emphasized the importance of fostering innovation and collaboration to advance Norway’s position in the rapidly evolving field of quantum technology. Especially underlined was the need for interdisciplinary efforts to bridge academia and industry.
Also,specific suggestions were made: 5-10 million a year should be spent on access to cloud-based quantum resources, which can be advantageously managed through @Sigma2.
The remaining NOK 60-65 million provides the opportunity to establish 2-3 complementary centres for research on different aspects of quantum technology. Such centers should have a funding for 5 years, so that important expertise can be educated for a future quantum workforce. The centres should collaborate on outstanding quantum education and academic meeting places on a national scale.
Siden 2022 har stipendiat ved OsloMet, Heine Olsson Aabø, undersøkt hvorvidt kvantedatamaskiner kan være nyttige innen helseteknologien, mer spesifikt for å finne optimale behandlinger til en kreftpasient.
Ved behandling av kreftpasienter finnes det mange kombinatoriske muligheter gitt et utvalg av tilgjengelige medisiner. Derfor undersøker han om kvantedatamaskiner kan finne optimale kombinasjoner på en mer effektiv måte enn klassiske datamaskiner.
Trener opp en maskinlæringsmodell
Prosjektet har fire veiledere: UiO-researcher Alvaro Köhn-Luque, OsloMet-professorene Sergiy Denysov og Pedro Lind, og førsteamanuensis ved OsloMet, Hårek Haugerud.
Köhn-Luque lager matematiske modeller av kreft, i dette tilfellet en modell for hvordan en enkelt medisin påvirker veksten av kreftceller i en pasient med beinmargskreft. Aabø har videreutviklet denne modellen for å undersøke hva som skjer når man har mer enn én medisin tilgjengelig som kan brukes i sekvens.
Nå jobber Aabø med å trene opp en maskinlæringsmodell til å behandle de virtuelle pasientene, gjennom det som kalles reinforcement learning (forsterkende læring).
Det er en gren av kunstig intelligens der maskiner finner løsningen på et problem ved å definere den ideelle løsningen innenfor en bestemt kontekst. Deretter lærer maskinen gjennom å få belønning eller straff, som i dette tilfellet er basert på lengden av behandlingen før pasienten enten er kurert eller ikke lenger kan behandles.
Leger er kritiske
Per nå benytter man en prøve-og-feile-metode i kreftbehandling. Da tester man medisiner på pasienten, eller tester et utvalg av medisiner på vevprøver. Det kan ta mye tid.
– For en onkolog er det ikke rett frem hva som er best. Man trenger å gjøre gode valg fort. Da kan dette kanskje brukes som et verktøy, forklarer Aabø.
Likevel har Aabø inntrykk av at mange leger er kritiske til bruk av slike matematiske modeller for å behandle mennesker.
Det er fordi medisiner resulterer i bivirkninger for pasienten, som kan utvikle seg forskjellig på ulike mennesker. Det gjør det også vanskeligere å lage en felles modell, som klarer å fange all nødvendig informasjon.
Kan lette behovet for energi
Aabø peker på flere viktige grunner til forskningen.
På grunn av støy i dagens kvantedatamaskiner, er de ikke gode nok til å kjøre algoritmene som man vet at er nyttige. Derfor ønsker man å finne andre algoritmer som er bedre egnet til dagens maskiner.
I tillegg vil kunstig intelligens i mange tilfeller kreve store mengder energi, fordi det krever mange beregninger. Kvantedatamaskiner er forventet å være mer effektive innen kunstig intelligens, som potensielt kan lette behovet for store datasentre og energien de bruker.
Ikke nødvendigvis bedre
Likevel har man man ofte funnet løsninger på kvantedatamaskiner som ikke er en eksponentiell forbedring fra den klassiske datamaskinen.
– Antallet beregninger som trengs for å løse spesielt vanskelige problemer skalerer ofte eksponentielt med problemstørrelsen, så her ønsker man å finne løsninger på kvantedatamaskiner som har en bedre skalering, forklarer han.
For at det skal ha verdi å benytte kvantedatamaskiner, bør tiden utregningen tar være betydelig mindre enn på en klassisk datamaskin.
Aabø påpeker at det er vanskelig å sammenligne kvantealgoritmer med klassiske motparter.
– En ambisjon med prosjektet mitt har derfor vært å undersøke hvordan man kan sammenligne dem, sier han.
Mye å utforske
Aabø mener at det er store muligheter i Norge for å utvikle ny teknologi, og interesserte seg for dette forskningsfeltet fordi det fremdeles er mye å utforske.
Han studerte fysikk og skrev en master om hvordan kvantedatamaskiner kan brukes til å beregne bølgefunksjonen til små molekyler og atomer. All informasjon om systemet finnes inni denne bølgefunksjonen.
– Og det syntes jeg var veldig gøy, så jeg hadde lyst til å fortsette med det, forteller han.
Nå skal han fortsette å jobbe med forskningsprosjektet til 2026.
Kurset Introduksjon til kvanteverda for nyfikne gikk av stabelen denne høsten. Professor Sølve Selstø og studentene håper at flere får øynene opp for kvantefysikken.
Selv om emnet, som er et kurs med studiepoeng, kan være spesielt interessant for de som jobber med informasjonsteknologi, passer det for alle voksne.
Med kurset ønsker Selstø å vise hvorfor fagfeltet er av allmenn interesse.
– Denne teorien forklarer oss hvordan materiens minste byggesteiner er satt sammen. Mye av det vi opplever til daglig har en forklaring som legger kvantefysikk til grunn, i tillegg blir en rekke kvantefenomener utnyttet teknologisk. Det har man gjort i mange hundre år, men nå ser vi konturene av det som kalles den andre kvanterevolusjonen, forteller Selstø.
Den andre kvanterevolusjonen innebærer en ny form for kvantedatabehandling, som tillater algoritmer som ikke kan kjøres på vanlige datamaskiner. Da kan vi finne mer effektive løsninger på spesifikke problemer.
– En annen grunn til at det er verdt å bli kjent med kvanteverdenen er at den er både vakker og rar. Vi blir utfordret i møte med den, fortsetter Selstø.
– Morsomste timene i uka
Martin Hovdøn (56) har bakgrunn som statsautorisert revisor og økonomidirektør, men nå er han fornøyd med å være tilbake på skolebenken i noen timer hver uke.
– Det er veldig, veldig gøy. Det er de morsomste timene i hele uka. Jeg digger å komme hit og være student, forteller han.
Hovdøn fikk høre om kurset ved en tilfeldighet.
– En jeg spiste lunsj med spurte meg om jeg visste hva kvantefysikk var, og det gjorde jeg ikke. Han forklarte at det kan gi veldig stor datakraft, og hvis man klarer å kontrollere den så kan man få “superdatamaskiner”, forteller han.
Det var podkasten Kvantespranget, med Selstø som gjest, som til slutt inspirerte han til å søke. På podkasten lovet Selstø at kurset skulle være lavterskel, noe Hovdøn er enig i at det er.
– Selv én som meg, som har hatt veldig lite matematikk og ikke noe fysikk i det hele tatt, får noe ut av det. Jeg tror det kan være relevant i jobben min også.
Vil inspirere unge
Gunn Heidi Freitag (49) har alltid hatt en interesse for naturfag, men avskrev i utgangspunktet fysikk fordi det var kjedelig og ikke åpnet for å utforske og tenke kreativt.
– Så feil kan man ta. Nevøen min begynte å studere fysikk, og jo mer han fortalte om kvantefysikken, jo mer skjønte jeg hvor lite jeg forstod om verden. Så når jeg fant dette kurset, måtte jeg bare kaste meg på. Og det har jeg ikke angret på, forteller hun.
Nå håper hun å kunne bidra med mer kunnskap til samtalene, og gi noe tilbake til nevøen.
– Og hvis jeg ikke går inn på noe naturfaglig, har jeg lyst til å jobbe med barn og unge. Så kanskje jeg kan bidra til å inspirere ungdommen til å tenke naturfaglig, forteller hun.
Freitag setter spesielt pris på læringsmiljøet i klasserommet.
– Sølve er engasjert og forklarer ut fra våre forutsetninger. Han får veldig mye spørsmål, men vi får aldri følelsen av at vi stiller dumme spørsmål.
– Andre regler
Freitag og Hovdøn er begge fascinert av kvantefysikken, og håper at flere tar del i kvanteverdenen.
– Disse teoriene snur fullstendig opp ned på min forståelse av universet. Og den undringen ønsker jeg at flere unge skal få oppleve, sier hun.
Hovdøn synes også at det er viktig at flere forstår potensialet i kvantefysikken. Selv om det forskes mye på temaet, forskes det ikke så mye i Norge.
– Kvantefysikken opererer med helt andre regler enn vi gjør i den observerbare, fysiske verden, og det er veldig fascinerende. Det har så stor betydning allerede i dag, sier han.
Introduksjon til kvanteverda for nyfikne
Gjøre greie for hovedtrekkene i den historiske utviklingen av kvantefysikken.
Ha en viss forståelse for at materie må oppfattes som både bølger og partikler.
Kjenne til fenomener som er spesifikke for kvanteverdenen, som ikke har noen paralleller i den verdenen vi ser til daglig.
Vite hvordan visse enkle algoritmer for kvanteinformasjonsbehandling fungerer.
Kunne vise til eksempler på hvordan kvantefenomener som tunnellering, kvantisering og sammenfiltring kan utnyttes teknologisk.
Kjenne til hovedforskjellene mellom hvordan en vanlig, klassisk datamaskin og en kvantedatamaskin fungerer.
Være i stand til å sette opp og kjøre enkle kvanteprogrammer, enten på simulator eller på faktiske kvantedatamaskiner.
Til en viss grad kunne bruke begrepsapparatet knyttet til kvantefysikk og -teknologi.
Kunne medvirke konstruktivt i faglige samtaler som har med kvanteteknologi å gjøre.
Evne å diskutere og problematisere aspekter ved tolkningen av kvantefysikken.
The 3rd Krakow-Torun-Oslo workshop, “Beyond Quantum” (November 26–December 1), has now concluded. It was an intense brainstorming week (as always) where the main topic—What’s next?—was discussed. Holmenkollen and the weather provided the perfect conditions for day-long sessions, interspersed with coffee sips and lunch breaks.
The main topic this year was superchannels, quantum operations that map quantum channels onto quantum channels (where quantum channels, in turn, map quantum states onto quantum states). Perhaps the topic for next year’s workshop will be super-superchannels (metachannels?).
The 4th annual Nordic Quantum Life Science Round Table (NQLS) was held at Soria Moria on the 16th and 17th of september, hosted by NordSTAR, the Quantum Hub, OsloMet AI Lab and Simula.
Since 2021, representatives from Sweden, Denmark, Finland and Norway have taken turns hosting the event. Among the attending are academics, researchers, politicians and stakeholders from the public and private sector.
Promoting quantum computing
The round table aims to advance the field of quantum life sciences by debating and sharing knowledge between scientists and innovators.
By exploring advanced technology, software and algorithms, they hope to apply the knowledge to practical problems in life sciences in the future.
Head of NordSTAR and professor at OsloMet, Pedro Lind, emphasizes the value of promoting quantum computing towards life science applications.
– For instance, quantum computers could calculate the chemical combinations and matching effects of pharmaceuticals at a greater speed than any other computer, he explains.
Great turnout
Among several presentations were Shaukat Ali from SIMULA, on “The superposition of quantum computing and artificial intelligence”, Morten Hjort-Jensen on “Quantum technologies and machine learning, research and education at the University of Oslo” and Sølve Selstø, from the OsloMet Quantum Hub, presenting the challenges of teaching quantum computing to non-technical audiences.
Additionally, the statements “How to make Nordic Quantum Life Science stronger and more competitive” and “Quantum hardware requirements for first life science applications: Status and outlook” were debated.
Lind’s overall impressions of the event were very positive, specifically when observing this years Norwegian participation.
Next year, the torch will be passed back to the Swedish NQLS-group. Until then, the steering committee will be working on a position paper summarizing the discussions on Quantum Life Sciences so far.
In regard to the most pleasant visit we had had on Monday, our leders, Christen our Rector, Laurence our Dean and André our department leader, has written an interesting and highly relevant opinion piece in Khrono:
We love having visitors at our Hub. Monday September 30th, we had particularly distinguished ones: Karianne Tung (minister of digitalization), Bjørn Arild Gram (minister of defence) and Oddmund Hoel (minister of higher education and research) came by.
The occasion was a budget leak: The government will allocate 70 million kroner annually to quantum tech. This funding will be allocated via the Research Council.
It is truly great to see that the efforts made by the Norwegian community on raising quantum awareness hasn’t gone unnoticed by the government.
16.-20. september presenterte Vebjørn Bakkestuen og Andre Laestadius sine REGAL-prosjekter på konferansen Mathematical and Numerical Analysis of Electronic Structure Models(MANUEL). Konferansen ble arrangert av Professor Benjamin Stramm ved Universitetet i Stuttgart på campuset i Vaihingen.
Her samlet de matematikere, fysikere og kjemikere fra hele verden som driver med matematisk og numerisk analyse innenfor elektronstrukturberegninger. På programmet var alt fra maskinlæringsmetoder for tetthetsfunksjonalteori til ulike aspekter ved numerisk analyse av både velkjente og nye metoder. Programmet inneholdt også en rekke andre matematiske analyser av både teori og metodikk innen fagfeltet.
Laestadius presenterte prosjektet Quantum-electrodynamical density-functional theory for the Dicke Hamiltonian, en analyse av tetthetsfunksjonsteori for kvante-elektrodynamiske modellsystemer. Prosjektet ble gjennomført i samarbeid med Bakkestuen, Mihály A. Csirik og Markus Penz, og analyserte interaksjoner mellom lys og materie ved hjelp av et Density Functional Theory (DFT)-perspektiv.
Bakkestuen fremviste også en poster fra prosjektet Kohn-Sham inversion with mathematical guarantees, i samarbeid med Laestadius og Michael F. Herbst ved École Polytechnique Fédéral de Lausanne (EPFL). De undersøkte hvordan man ved hjelp av ny algoritme kan bruke elektrontettheten i krystaller og andre periodiske strukturer til å finne det elektriske potensialet som genererer en slik tetthet.
Posteren henger nå på veggen mellom Kvantehuben og kaffemaskinen i 3. etasje på kontoret!
Prosjektene møtte gode tilbakemeldinger fra publikum, da det var en ny og interessant angrepsvinkel. Nå skal REGAL-gruppa ta med seg kommentarene videre i sine neste prosjekter.
10. og 11. september deltok kvantehuben på Finans Norge sin konferanse “Digital robusthet 2024 – svindel og cybersikkerhet”. Der diskuterte de informasjonssikkerhet og svindel i finansnæringen.
Sølve var på plass for å fortelle om kvanteteknologi, og trusselen kvantedatamaskiner kan utgjøre mot dagens krypteringer i fremtiden.
Yves Rezus, lecturer in physics at the Amsterdam University of Applied Sciences (AUAS), is joining the Quantum Hub team this year.
Having a PhD in ultrafast spectroscopy, Yves led a research group for several years. He has always been eager to find out about the laws of nature and is passionate about sharing his understanding with others. Therefore, he started lecturing chemistry at the Inholland University of Applied Sciences.
In 2022, Yves moved to AUAS and became part of the team developing and teaching the new Applied Physics program. The university teaches students technical skills, such as constructing complex detectors.
Experimental knowledge
Now, Yves, his wife and their two sons are moving to Oslo for a year. He is still working two days a week for his home institution, coordinating a specialization semester on Enabling Technologies for Quantum Science, but spends the remaining days of the week participating in lectures, doing outreach and other projects at the Quantum Hub. The second semester, he hopes to get involved in the master projects.
– Both AUAS and OsloMet are developing new courses and have applied research projects on quantum technology, so this is a great opportunity to see if we can learn from each other, he says.
Yves thinks his hands on, experimental knowledge will bring a different perspective on quantum technology to OsloMet. He is already impressed by the faculty’s openness and the students’ enthusiasm to learn about this perspective.
Eager to learn
Yves views every day in Norway is an adventure where he discovers something new. Having learned Norwegian for half a year, he admires people’s willingness to speak Norwegian with him and values the practice he gets from small talk.
So, when you run into Yves in the hallway: strike up a conversation!